Уплотнение подвижного соединения

Изобретение относится к уплотнительным элементам и может быть использовано в химической, металлургической нефтегазодобывающей отраслях промышленности, в частности относится к уплотнению штоков запорно-регулирующей арматуры, работающей в условиях высокого давления в агрессивных средах в температурном интервале от -60°С до +100°С. Уплотнение подвижного соединения включает уплотнительную манжету U-образного профиля из материала, обладающего самосмазывающим свойством, имеющую наружную и внутреннюю уплотнительные стороны, выполненные в форме уступов, с упругим элементом, выполненным из трех и более колец желобообразного профиля со встречными поперечными прорезями по краям различной ширины, установленных выпуклой стороной в сторону подачи давления рабочей среды, разделенных друг от друга разделительными кольцами. Со стороны основания манжеты установлено защитное кольцо большей жесткости, чем манжета. Изобретение обеспечивает надежную герметичность уплотнения подвижного соединения в условиях высокого давления в агрессивных средах в температурном интервале от -60°С до +100°С. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к уплотнительным элементам и может быть использовано в химической, металлургической, нефтегазодобывающей отраслях промышленности, в частности относится к уплотнению штоков запорно-регулирующей арматуры, работающей в условиях высокого давления в агрессивных средах в температурном интервале от -60°С до +100°С.

Известно уплотнение подвижных цилиндрических соединений, включающее уплотнение, изготовленное из материала, обладающего самосмазывающим свойством с подпружиненным элементом (А.с. №1570418, F16J 15/32).

Недостатком данной разработки является невозможность его использования для уплотнения штока запорно-регулирующей арматуры.

Технической задачей данной разработки является обеспечение надежной герметичности уплотнения подвижного соединения в условиях высокого давления в агрессивных средах в температурном интервале от -60°С до +100°С.

Данная задача решается за счет уплотнения подвижного соединения, включающего уплотнительную манжету U-образного профиля из материала, обладающего самосмазывающим свойством, имеющую наружную и внутреннюю уплотнительные стороны, выполненные в форме уступов, с упругим элементом, выполненным из трех и более колец желобообразного профиля со встречными поперечными прорезями по краям различной ширины, установленных выпуклой стороной в сторону подачи давления рабочей среды, разделенных друг от друга разделительными кольцами, а со стороны основания манжеты установлено защитное кольцо большей жесткости, чем манжета. Прорези по краям колец желобообразного профиля направлены попеременно навстречу и с внутренней стороны ширина прорезей шире, чем с наружной. Кольца желобообразного профиля и разделительные кольца выполнены из металла. Диаметр разделительного кольца равен среднему диаметру кольца желобообразного профиля. Манжета выполнена из композиционного материала с добавлением дисульфида молибдена. Кольца желобообразного профиля и разделительные кольца обеспечивают равномерное уплотнение по всей высоте манжеты по обе стороны, обеспечивая надежную герметичность наружной неподвижной и внутренней подвижной поверхности. Кроме того поперечные попеременные прорези желобообразных колец позволяют обеспечить надежную герметичность уплотнения как при незначительном давлении, так в случае резкого снижения давления в полости уплотнения, и в случае высокого давления. Более широкие прорези колец желобообразного профиля с внутренней стороны манжеты позволяют надежнее и плотнее герметизировать внутреннюю подвижную поверхность. Защитное кольцо большей жесткости, чем манжета, установленное со стороны основания манжеты, устанавливается с натягом по штоку и защищает края манжеты от износа в результате попадания материала манжеты в зазор при давлении более 70 мПа. Материал манжеты (композиционный материал с добавлением дисульфида молибдена) позволяет работать уплотнению без смазки.

Уплотнение подвижного соединения пояснено чертежом, где на фиг.1 показано уплотнение в разрезе, на фиг.2 - кольцо желобообразного профиля перед сваркой, на фиг.3 - кольцо желобообразного профиля, развертка. В корпусе 1 установлена манжета 2, уплотняющая подвижный шток 3, внутри манжеты 2 установлены кольца 4 желобообразного профиля, разделенные друг от друга разделительными кольцами 5, со стороны основания манжеты 2 расположено защитное кольцо 6 из материала большей жесткости, чем манжета 2. Количество колец 4 желобообразного профиля 3 и более, выпуклая часть этих колец направлена в сторону подачи давления рабочей среды. Нижнее кольцо 4 желобообразной формы опирается на выступы 7, направленные внутрь манжеты, каждое кольцо желеобразного профиля имеет встречные прорези по краям шириной l₁ и l₂, l₂>l₁, причем прорезь l₂ расположена к внутренней стороне манжеты. Установлено дополнительное уплотнение 8, препятствующее попадание агрессивной среды на подшипники штока. Разделительные кольца 5, изготовленные как и желобообразные кольца 4 из металла, имеют диаметр d равным d_cp диаметра кольца 4 желобообразного профиля. Манжета 2 выполнена из композиционного материала с добавлением дисульфида молибдена, обладающего самосмазывающимися свойствами.

Уплотнение работает следующим образом.

При незначительном давлении рабочей среды, поступающей снизу вверх, кольца 4 желобообразного профиля прижимают края манжеты 1 U-образного профиля к наружной неподвижной поверхности корпуса 1 и к подвижной внутренней поверхности штока 3, обеспечивая герметичность уплотнения. При повышении давления до 1050 кг/см² уплотнительные элементы манжеты 2 под действием этого давления прижимаются к уплотняемым поверхностям, кольца 4 желобообразного профиля работают также, кроме того защитное кольцо 6, установленное с натягом по штоку, предотвращает выдавливание материала манжеты в зазор по штоку 3 и износ внутренних уплотняющих элементов манжеты.

Таким образом, уплотнение подвижного соединения не требует дополнительной смазки, обеспечивает надежную герметичность как в условиях низкого, так и высокого давления.

1. Уплотнение подвижного соединения, включающее уплотнительную манжету U-образного профиля из материала, обладающего самосмазывающим свойством, и упругий элемент, отличающееся тем, что уплотняющие стороны манжеты выполнены в форме уступов, а упругий элемент выполнен из 3-х и более колец желобообразного профиля со встречными поперечными прорезями по краям различной ширины, установленных выпуклой стороной в сторону подачи давления рабочей среды, разделенных друг от друга кольцами, а со стороны основания манжеты установлено защитное кольцо большей жесткости, чем манжета.

2. Уплотнение подвижного соединения по п.1, отличающееся тем, что прорези большей ширины на кольцах желобообразного профиля расположены с внутренней стороны манжеты.

3. Уплотнение подвижного соединения по п.1, отличающееся тем, что кольца разделительные и кольца желобообразного профиля выполнены из металла.

4. Уплотнение подвижного соединения по п.1, отличающееся тем, что манжета выполнена из композиционного материала с добавлением дисульфида молибдена.